Einst galten Schwarze Löcher noch als reine Theorie. Wenige Jahre ist es her, dass es Forschenden erstmals gelang, eines dieser massereichen Objekte auf Bilder zu bannen. Dennoch: Die Erforschung der mysteriösen Allesfresser ist längst nicht abgeschlossen. Das unterstreicht mitunter eine neue Studie, die eine der prominentesten Theorien Albert Einsteins bestätigen will.
Schwarze Löcher und der Punkt ohne Wiederkehr
Der „Entwurf einer verallgemeinerten Relativitätstheorie und einer Theorie der Gravitation“, den Albert Einstein und Marcel Grossmann 1913 in der Zeitschrift für Mathematik und Physik veröffentlichten, gilt als eines der bedeutendsten Werke der Forschungsgeschichte. Sie legten darin die Grundlagen für das Verständnis der Raumzeit und der Gravitation, die später zur vollständigen Allgemeinen Relativitätstheorie führten. Dabei gingen sie bereits von den Grundzügen dessen aus, was uns heute als der Ereignishorizont bekannt ist.
Einstein und Grossmann postulierten, dass es einen Punkt geben müsse, an dem Materie aufhöre, um ein Objekt großer Masse zu kreisen, sondern unwiderruflich hineinfällt. Karl Schwarzschild und andere Forschende entwickelten auf dieser Basis später spezifische Konzepte von Schwarzen Löchern und Ereignishorizonten. Bislang handelte es sich bei diesem Punkt jedoch um nichts weiter als eine Theorie. Das hat sich nun geändert.
Unter Verwendung von Röntgendaten der Weltraumteleskope Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) und Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) testete und bestätigte das internationale Team die Theorie. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forschenden in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Im weiteren Verlauf des Jahres will eine weitere Forschungsgruppe der University of Oxford im Rahmen einer europäischen Initiative Aufnahmen größerer, fernerer Schwarzer Löcher machen.
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„Aufregende neue Entwicklung“
„Dies ist der erste Blick darauf, wie Plasma, das vom äußeren Rand eines Sterns abgeschält wird, seinen endgültigen Fall in das Zentrum eines Schwarzen Lochs erlebt, ein Prozess, der in einem etwa zehntausend Lichtjahre entfernten System stattfindet“, erklärte Dr. Andrew Mummery, der die Studie leitete. „Das wirklich Aufregende ist, dass es in der Galaxie viele Schwarze Löcher gibt, und wir haben jetzt eine leistungsstarke neue Technik, um sie zur Untersuchung der stärksten bekannten Gravitationsfelder zu nutzen“.
Einsteins Allgemeine Relativitätstheorie habe prognostiziert, dass es diesen finalen Punkt geben müsse. Der jüngste Versuch sei jedoch der erste, bei dem es gelungen sei, diesen auch tatsächlich zu belegen. Vorstellen könne man sich das wie einen Fluss, der zu einem Wasserfall werde.
„Wir glauben, dass dies eine aufregende neue Entwicklung in der Erforschung von Schwarzen Löchern darstellt, die es uns ermöglicht, diesen letzten Bereich um sie herum zu untersuchen. Erst dann können wir die Gravitationskraft vollständig verstehen“, so Mummery weiter. „Dieser letzte Plasmasturz findet am Rande eines Schwarzen Lochs statt und zeigt, dass die Materie auf die Schwerkraft in ihrer stärksten Form reagiert.“
Quellen: „Continuum emission from within the plunging region of black hole discs“ (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2024); University of Oxford
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